目前针对隧道开挖面施工稳定性分析的相关研究中,对盾构隧道及全断面法开挖的矿山法隧道已开展很多,但对大断面山岭隧道三台阶法施工稳定性的研究较少。在理论分析方面,为研究台阶岩体对开挖面的稳固作用,朱举[43]假定开挖面处于台阶顶面以下的部分为稳定状态,仅对台阶顶面以上部分进行开挖面稳定分析。这种方法对台阶岩体的考虑不够全面,忽视了台阶长度,只考虑了台阶高度的影响,无法全面地分析台阶岩体对开挖面的稳固作用。在数值分析方面,目前针对深埋富水岩体隧道三台阶法参数优化的研究较少,并且数值模拟试验设计中大多采用的是单因素轮换法,所需试验次数较多且无法估计试验误差。针对以上研究中的不足,本文依托正盘台隧道工程,在理论方面,借鉴盾构隧道通过极限上限分析求解保障开挖面稳定的支护力的方法,推导台阶长度、高度与开挖面等效支护力的关系式,采用考虑孔隙水压力的极限分析上限法计算保证开挖面稳定的支护力功率来确定最短台阶长度,采用数值模拟的方法验证理论结果并分析抗剪强度参数、地下水环境和隧道高度对最短台阶长度产生的影响。在数值分析方面,以工程试验段最危险断面为基础,建立采用三台阶法施工的深埋富水岩体隧道数值模型,以上台阶开挖高度、上台阶长度、下台阶长度、单步开挖进尺为参数,采用三水平流固耦合数值模拟正交试验,进行围岩稳定性分析和参数优化。主要研究成果如下（1）得到了在堵水限排的施工条件下不同围岩抗剪强度参数、不同开挖面水头高度和不同隧道高度的深埋隧道三台阶法最短台阶长度。并通过比较不同工况的最短台阶长度,研究岩体抗剪强度参数、地下水环境和隧道高度对开挖面稳定性的影响:1)在堵水限排条件下施工的深埋隧道中,能保持开挖面自稳的黏聚力会随着内摩擦角的增大而增大。2)当围岩黏聚力小于20k Pa、内摩擦角小于30°时,需要采取其它加固措施协助稳固开挖面。3)抗剪强度参数取较大值时开挖面稳定性对水头高度和隧道高度的变化比抗剪强度参数取较低值时更为敏感。（2）分析数值模拟结果并对照相关规范,得到最优施工参数:1)深埋IV级围岩地段隧道的最优开挖面水头高度应控制在距离隧道拱顶20m附近;2)上台阶开挖高度对拱顶下沉、侧墙水平位移、开挖面挤出位移影响最显著,下台阶长度对塑性区范围的影响最显著;3)IV级围岩地段的优化施工参数值为,上台阶开挖高度取0.278倍的开挖跨度,约为4m;上台阶长度和下台阶长度均取0.556倍的开挖跨度,约为8m;单步开挖进尺取0.208倍的开挖跨度,约为3m。